陸上植物の世代交代を制御するエピゲノム・遺伝子発現相関の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Correlative gene system: establishing next-generation genetics |
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| Project/Area Number |
24113521
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
玉田 洋介 基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 助教 (50579290)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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| Budget Amount *help |
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
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| Keywords | エピゲノム / 発生 / 遺伝子発現制御 / ライブイメージング / 植物 |
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| Research Abstract |
陸上植物は、受精によって配偶体 (n) 世代から胞子体 (2n) 世代へと世代交代を行う。本研究では、クロマチン状態と遺伝子発現の相互作用を「エピゲノム・遺伝子発現相関」と名付け、陸上植物の受精による世代交代を制御するエピゲノム・遺伝子発現相関を解明することを目的とする。コケ植物ヒメツリガネゴケでは、抑制型クロマチン修飾H3K27me3の唯一の触媒酵素PpCLFの発現が受精によって消失する。それに端を発するエピゲノム・遺伝子発現相関を、①次世代シーケンサーを用いたトランスクリプトーム・エピゲノム解析、②胞子体の発生プログラムに機能する遺伝子（胞子体発生遺伝子）の同定と機能解析、③胞子体発生遺伝子とクロマチン修飾の卵細胞核4Dライブイメージング、によって解明することを試みた。
①ヒメツリガネゴケの配偶体世代におけるヒストン変異種H3.3のエピゲノムが、他の陸上植物の胞子体世代とは異なることを示唆する結果を得た。この結果と、前年度までに得られていたH3K4me3エピゲノムが胞子体の発生に寄与することを示す結果をまとめて、二報の論文を執筆中である。
②配偶体世代ではPpCLF/H3K27me3によって抑制され、PpCLFが消失した胞子体では脱抑制され発現する約100の胞子体発生遺伝子候補について、過剰発現体および欠失株を作出中である。これまでに、配偶体に過剰発現させると形態異常を生じる遺伝子として、Class I Knotted-like homeobox (KNOX1) 、KNOX2、Sporophyte development regulator1 (SDR1) 、SDR2を同定した。
③受精過程におけるクロマチン修飾の細胞核4Dライブイメージングを高確率で成功させる手法を確立した。また、造卵器細胞が卵細胞の精細な観察を妨げている問題を解決するため、造卵器から卵細胞を取り出して受精を行うin vitro受精系、および組織内部の精細な観察を行う補償光学顕微鏡の研究開発とそれを用いたライブイメージングの条件検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(37 results)
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[Journal Article] WOX13-like genes are required for reprogramming of leaf and protoplast cells into stem cells in the moss Physcomitrella patens.2014
Author(s)
Keiko Sakakibara, Pascal Reisewitz, Tsuyoshi Aoyama, Thomas Friedrich, Sayuri Ando, Yoshikatsu Sato, Yosuke Tamada, Tomoaki Nishiyama, Yuji Hiwatashi, Tetsuya Kurata, Masaki Ishikawa, Hironori Deguchi, Stefan A. Rensing, Wolfgang Werr, Takashi Murata, Mitsuyasu Hasebe, Thomas Laux
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Journal Title
Development
Volume: 141
Issue: 8
Pages: 1660-1670
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] KNOX2 genes regulate the haploid-to-diploid morphological transition in land plants2013
Author(s)
Sakakibara, K., Ando, S., Yip, H.K., Tamada, Y., Hiwatashi, Y., Murata, T., Deguchi, H., Hasebe, M., and Bowman, J.L.
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Journal Title
Science
Volume: 339
Issue: 6123
Pages: 1067-1070
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Presentation] Epigenome analysis of the cell-fate determination and transition.2014
Author(s)
Yosuke Tamada, Tetsuya Kurata, Yuji Hiwatashi, Yukiko Kabeya, Tomoaki Nishiyama, Takashi Murata, Mitsuyasu Hasebe
Organizer
Symposium “Frontier of plant epigenome regulation” at the 55th annual meeting of the Japanese Society of Plant Physiologists
Place of Presentation
University of Toyama (Toyama, Toyama, Japan)
Related Report
Invited
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